2.8 儀器儀表使用
2.8.1 萬用表
在電路闆調試過程中主要使用萬用表的兩個功能。
測量電平。
使用二極管擋測量電路闆上網絡的連通性。
2.8.2 示波器
示波器是利用電子示波管的特性，将人眼無法直接觀測的交變電信号轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子儀器。它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。
使用示波器時應主要注意調節垂直偏轉因數選擇（VOLTS/DIV）和微調、時基選擇（TIME/DIV）和微調以及觸發方式。如果VOLTS/DIV設定不合理，則可能造成電壓幅度超出整個螢幕或在螢幕上變動太過微小以緻無法觀測的現象。圖2.31所示為同一個波形在VOLTS/DIV設定由大到小變化過程中的示意圖。
圖2.31 示波器的VOLTS/DIV設定與波形
如果TIME/DIV設定不合适，則可能造成波形混疊。混疊意味着螢幕上顯示的波形頻率低于信号實際頻率。這時候，可以通過緩慢改變掃速TIME/DIV到較快的時基擋提高波形頻率，如果波形頻率參數急劇改變或者晃動的波形在某個較快的時基擋穩定下來，說明之前發生了波形混疊。根據奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信号高頻分量的兩倍才不會發生混疊。圖2.32所示為同一個波形在TIME/DIV設定由小到大變化過程中的示意圖。
圖2.32 示波器的TIME/DIV設定與波形
在示波器的使用過程中，要設定觸發方式和觸發模式。觸發的目的是為了在每次顯示的時候都從波形的同一位置開始，波形可以穩定顯示。一般示波器都支援邊沿觸發，在某些情況下，也要使用視訊觸發、毛刺觸發、脈寬觸發、斜率觸發、碼型觸發等。設定正确的觸發，可以大大提高測試過程的靈活性，并簡化工作。
示波器一般支援3種觸發模式：自動模式、正常模式和單次模式。
自動模式（示波器面闆上的AUTO按鈕）。在這種模式下，當觸發沒有發生時，示波器的掃描系統會根據設定的掃描速率自動進行掃描；而當有觸發發生時，掃描系統會盡量按信号的頻率進行掃描。AUTO模式下，不論觸發條件是否滿足，示波器都會産生掃描，都可以在螢幕上看到有變化的掃描線，這是這種模式的特點。一般來說，在對信号的特點不是很了解的時候，可先選擇自動模式。
正常模式（示波器面闆上的NORM或NORMAL按鈕）。在這種模式下，示波器隻有當觸發條件滿足了才進行掃描，如果沒有觸發，就不進行掃描。是以在這種模式下，如果沒有觸發，對于模拟示波器而言，使用者不會看到掃描線，對于數字示波器而言，不會看到波形更新。
單次模式（示波器面闆上的SIGL或SINGLE按鈕）。這種模式與NORMAL模式有一點類似，就是隻有當觸發條件滿足時才産生掃描，否則不掃描。而不同在于，這種掃描一旦産生并完成後，示波器的掃描系統即進入一種休止狀态，即使後面再有滿足觸發條件的信号出現也不再進行掃描，也就是觸發一次隻掃描一次。實際工作中，可能要根據情況在自動、正常和單次模式之間進行切換。
2.8.3 邏輯分析儀
邏輯分析儀是利用時鐘從測試裝置上采集數字信号并進行顯示的儀器，最主要的作用是用于時序的判定。與示波器不同，邏輯分析儀并不具備許多電壓等級，通常隻顯示兩個電壓（邏輯1和0）。在設定了參考電壓之後，邏輯分析儀通過比較器來判定待測試信号，高于參考電壓者為1，低于參考電壓者為0。
例如，如果以n MHz采樣率測量一個信号，邏輯分析儀會以1000/n ns為周期采樣信号，當參考電壓設
定為1.5V時，超過1.5V則判定為1，低于1.5V則為0，将邏輯1和0連接配接成連續的波形，工程師依據此連續
波形可尋找時序問題。
高端邏輯分析儀會安裝Windows作業系統并提供非常友善的邏輯分析應用軟體，在其中可友善地編輯探針、信号并檢視波形。這種邏輯分析儀一般稱為傳統邏輯分析儀，其功能強大，資料采集、分析和波形顯示融于一身，但是價格十分昂貴。有的邏輯分析儀則沒有圖形界面，但是可以通過USB等接口與PC連接配接，分析軟體則工作在PC上。這種邏輯分析儀一般稱為虛拟邏輯分析儀，它是PC技術和測量技術結合的産物，觸發和記錄功能由虛拟邏輯分析儀硬體完成，波形顯示、輸入設定等功能由PC完成，是以比較廉價。圖2.33給出了兩種邏輯分析儀。
圖2.33 邏輯分析儀
邏輯分析儀的波形可以顯示位址、資料、控制信号及任意外部探頭信号的變化軌迹，在使用之前應先編輯每個探頭的信号名。之後，根據波形還原出總線的工作時序，圖2.34給出了一個I2C的例子。目前，很多邏輯分析儀都自帶了協定分析能力，可以自動分析出總線上傳輸的指令、位址和資料等資訊。
圖2.34 從邏輯分析儀波形還原I2C總線
邏輯分析儀具有超強的邏輯跟蹤分析功能，它可以捕獲并記錄嵌入式處理器的總線周期，也可以捕獲如實時跟蹤用的ETM接口的程式執行資訊，并對這些記錄進行分析、譯碼且還原出應用程式的執行過程。是以，可使用邏輯分析儀通過觸發接口ICD（線上調試器）協調工作以補充ICD在跟蹤功能方面的不足。邏輯分析儀與ICD協作可為工程師提供斷點、觸發和跟蹤調試手段，如圖2.35所示。
圖2.35 邏輯分析儀與ICD協作